CN211790841U

CN211790841U - 一种分配器电路、分配器及串联电池组

Info

Publication number: CN211790841U
Application number: CN202020379550.XU
Authority: CN
Inventors: 李珩; 鄢忠民; 罗发仁
Original assignee: Conservation New Energy Chongqing Co ltd
Current assignee: Conservation New Energy Chongqing Co ltd
Priority date: 2020-03-21
Filing date: 2020-03-21
Publication date: 2020-10-27
Anticipated expiration: 2030-03-21

Abstract

本实用新型提出了一种分配器电路、分配器及串联电池组。分配器电路包括N对连接线束、控制开关、正输出端子和负输出端子；每对连接线束包括正极线和负极线，正极线和负极线的远端分别与外部电池模块的正极和负极对应连接；第一对连接线束的负极线的近端与负输出端子连接，第i对连接线束的正极线近端与第i+1对连接线束的负极线近端相连，控制开关的第一端与正输出端子连接，控制开关的第二端与任一对连接线束的正极线的近端连接。分配器电路实现电池模组串联，相较于重新开发的大容量电池模组的整体结构，安装方式更灵活，降低了对电池安装空间的要求，不用重新开发大容量电池模组，缩短了开发周期，节省了成本。

Description

一种分配器电路、分配器及串联电池组

技术领域

本实用新型涉及电池使用领域，具体涉及一种分配器电路、分配器及串联电池组。

背景技术

电池的容量与体积正相关，当需要较大容量电池时，一方面电池体积会较大，由于电池一般采用正方体或长方体等规则形状，故需要在汽车等电池安装设备上预留较大的电池安装空间，使用不便，限制了电池的应用；另一方面开发周期长，成本较高。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种分配器电路、分配器及串联电池组。

为了实现本实用新型的上述目的，根据本实用新型的第一个方面，本实用新型提供了一种分配器电路，包括N对连接线束、控制开关、正输出端子和负输出端子；每对连接线束包括正极线和负极线，正极线和负极线的远端分别与外部电池模块的正极和负极对应连接；第一对连接线束的负极线的近端与负输出端子连接，第i对连接线束的正极线近端与第i+1对连接线束的负极线近端相连，1≤i≤N-1，N≥2，所述N为正整数，所述i为正整数；控制开关的第一端与正输出端子连接，控制开关的第二端与任一对连接线束的正极线的近端连接。

上述技术方案的有益效果为：当需要较大电池容量时，用户可利用现有的电池模组通过该分配器电路实现电池模组串联，无需重新开发大容量电池模组。用户可将需要串联使用的多个电池模块(如电池或电池包或电池模组等)从第一对连接线束开始依次与对应数量的连接线束一一对应连接，如当电池模块为k个时，2≤k≤N，将k个电池模块与前k对连接线束一一对应连接，可将控制开关的第二端连接到第k对连接线束的正极线的近端，实现了k个电池模块的串联使用，由于k个电池模块是分散的，因此相较于重新开发的大容量电池模组的整体结构来说，分散结构便于安装在较小空间内，安装方式更灵活，降低了对电池安装空间的要求，其次，可以不用重新去开发大容量电池模组，缩短了开发周期，节省了成本。

在本实用新型的一种优选实施方式中，所述控制开关包括N个子开关，所述子开关与连接线束一一对应；所述正输出端子分别与N对连接线束的正极线的近端连接，在正输出端子和每个连接线束正极线近端的连接通路上串接有1个子开关。

上述技术方案的有益效果为：每个连接通路通过一个子开关独立控制。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括分别检测N对连接线束正极线的远端是否连接有电池模块正极的N个第一传感器，以及控制任一子开关导通或断开的控制单元，所述第一传感器与连接线束一一对应，第一传感器的输出端与控制单元的输入端连接。

上述技术方案的有益效果为：控制单元通过N个第一传感器的输出信号来控制子开关的导通或断开，实现任意数量的电池模块的串接输出，无需人工参与，自动化程度高。

在本实用新型的一种优选实施方式中，所述控制单元包括N个比较器、N-1个与门和N-1个非门；比较器与第一传感器一一对应，每个传感器的输出端与对应比较器的正向输入端连接，对应比较器的负向输入端与第一对连接线束的负极线的近端连接；第i个比较器的输出端与第i个与门的第一输入端连接，第i+1个比较器的输出端与第i个非门的输入端连接，第i个非门的输出端与第i个与门的第二输入端连接，第i个与门的输出端与第i个子开关的控制端连接；第N个比较器的输出端与第N个子开关的控制端连接。

上述技术方案的有益效果为：公开了控制单元的一种硬件电路结构，在该结构中，控制单元能够根据第一传感器的输出信号判断出当前接入的电池模块的数量，并将接入电池模块的最末位的连接线束对应的子开关导通，其他连接线束对应的子开关断开，实现了任意数量电池模块的自动串联输出。

在本实用新型的一种优选实施方式中，所述第一传感器包括上拉电阻和分压电阻，所述上拉电阻的第一端与对应的连接线束正极线的近端连接，上拉电阻的第二端分别与分压电阻的第一端和控制模块的输入端连接，分压电阻的第二端与第一对连接线束的负极线的近端连接。

上述技术方案的有益效果为：该第一传感器结构简单，成本较低。

在本实用新型的一种优选实施方式中，分别在每对连接线束的负极线和正极线中串接有第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的阴极与负极线的远端连接，第一二极管的阳极与负极线的近端连接，所述第二二极管的阳极与负极线的远端连接，第二二极管的阴极与负极线的近端连接。

上述技术方案的有益效果为：电池模块反接保护，增强了电路的安全性。

为了实现本实用新型的上述目的，根据本实用新型的第二个方面，本实用新型提供了一种分配器，包括壳体以及本实用新型所述的分配器电路，所述N对连接线束的正极线远端和负极线远端位于所述壳体外，所述正输出端子和负输出端子位于所述壳体上。

上述技术方案的有益效果为：该分配器除了具有本实用新型的分配器电路的有益效果外，还具有将连接线束的正极线远端和负极线远端设于所述壳体外，便于与电池模块连接的有益效果。

在本实用新型的一种优选实施方式中，所述控制开关设于所述壳体上，每个子开关上或者每个子开关附近设有指示所述子开关对应连接线束的标识。

上述技术方案的有益效果为：便于对用户进行指示，提高可操作性。

为了实现本实用新型的上述目的，根据本实用新型的第三个方面，本实用新型提供了一种串联电池组，包括本实用新型所述的分配器以及多个电池模块，所述多个电池模块从第一对连接线束开始依次与电池模块数量对应的连接线束连接。

上述技术方案的有益效果为：除了具有本实用新型的分配器电路和分配器的有益效果外，该串联电池组相对同样容量的整体结构的电池模组，安装方式更灵活，降低了对电池安装空间的要求，串联电池组不需要开发周期，节省了时间和经济成本。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型一种优选实施方式中串联电池组的结构示意图；

图2是本实用新型一种优选实施方式中分配器电路结构示意图；

图3是本实用新型另一种优选实施方式中分配器电路结构示意图；

图4是本实用新型一种优选实施方式中控制单元控制框图；

图5是本实用新型一种优选实施方式中第一传感器结构示意图；

图6是本实用新型一种优选实施方式中控制单元硬件结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本实用新型公开了一种分配器电路，在一种优选实施方式中，如图2所示，分配器电路包括N对连接线束、控制开关、正输出端子和负输出端子；

每对连接线束包括正极线和负极线，正极线和负极线的远端分别与外部电池模块的正极和负极对应连接；

第一对连接线束的负极线的近端与负输出端子连接，第i对连接线束的正极线近端与第i+1对连接线束的负极线近端相连，1≤i≤N-1，N≥2，N为正整数，i为正整数；

控制开关的第一端与正输出端子连接，控制开关的第二端与任一对连接线束的正极线的近端连接。

在本实施方式中，优选的，正极线和负极线使用颜色不同的导线。正极线和负极线的远端优选但不限于设有电学夹子、电学单插头等，正极线的远端与外部电池模块的正极连接，负极线的远端与外部电池模块负极连接。正输出端子和负输出端子优选但不限于位插孔、电学夹子或电学单插头结构。外部电池模块优选但不限于为电池、电池包或电池模组等。

在本实施方式中，控制开关包括与正输出端子连接的静触点、N个与正极线的近端一一对应连接的动触点、与静触点转动连接的弹片，弹片上设有手持部，通过手持部手动使弹片与N个动触点之一接通。控制开关优选但不限于为现有的手动一刀多掷开关。

在本实施方式中，第一对连接线束的正极线的近端与第二对连接线束的负极线的近端连接，第二对连接线束的正极线的近端与第三对连接线束的负极线的近端连接，……，第N-1对连接线束的正极线的近端与第N对连接线束的负极线的近端连接。控制开关的第二端与第一对连接线束的正极线的近端、第二对连接线束的正极线的近、……、第N对连接线束的正极线的近端N个近端中的一个连接。

在本实施方式中，当用户需要实现几个电池模块串联使用时，要求从第1对连接线束开始，连接线束依次顺序与电池模块一一对应连接，参与连接的连接线束数量与电池模块数量一致，手动将控制开关的第二端与最末位连接有电池模块的连接线束正极线的近端接通，实现几个电池串联。

在一种应场景中，假设需要串联的电池模块有m个，m为大于1的正整数，用户通过将控制开关的第二端与任一连接有电池模块的连接线束正极线的近端接通，就可以获得1个电池模块电压到m根据个电池模块串联的电压输出。

在一种优选实施方式中，如图3所示，控制开关包括N个子开关，子开关与连接线束一一对应；

正输出端子分别与N对连接线束的正极线的近端连接，在正输出端子和每个连接线束正极线近端的连接通路上串接有1个子开关。

在本实施方式中，子开关优选但不下限于为现有的手动单刀单掷或按键等。

在本实施方式中，优选的，在每个正输出端子和连接线束正极线近端的连接通路上还串接有一个二极管，用于保护电路，避免用户误操作使一个以上子开关导通时带来的电路损坏，该二极管的正极与连接线束正极线近端连接，二极管的负极与正输出端子连接。

在一种优选实施方式中，如图4所示，还包括分别检测N对连接线束正极线的远端是否连接有电池模块正极的N个第一传感器，以及控制任一子开关导通或断开的控制单元，第一传感器与连接线束一一对应，第一传感器的输出端与控制单元的输入端连接。

在本实施方式中，第一传感器优选但不限于测量正极线近端或远端电压的电压传感器，如MIK-DZV单相直流电压传感器等。子开关优选但不限于为继电器、光耦继电器、MOS开关管、IBGT等电控开关器件。控制单元优选但不限于为51单片机。

在一种优选实施方式中，如图6所示，控制单元包括N个比较器、N-1个与门和N-1个非门；比较器与第一传感器一一对应，每个第一传感器的输出端与对应比较器的正向输入端连接，对应比较器的负向输入端与第一对连接线束的负极线的近端连接；

第i个比较器的输出端与第i个与门的第一输入端连接，第i+1个比较器的输出端与第i个非门的输入端连接，第i个非门的输出端与第i个与门的第二输入端连接，第i个与门的输出端与第i个子开关的控制端连接；

第N个比较器的输出端与第N个子开关的控制端连接。

在本实施方式中，比较器优选但不限于为LM324、LM339；与门的型号优选但不限于为SN74HC08N；非门的型号优选但不限于为CD4011或CD4081。

在本实施方式中，除了第N个子开关外，其他子开关的导通或关断通过该子开关对应连接线束的第一传感器的输出信号和下一连接线束的第一传感器输出信号的结合来控制。对于第i个子开关，当第i个连接线束的第一传感器检测到有电池模块接入则输出高电平，第i个比较器输出高电平时，若第i+1个连接线束的第一传感器检测到有电池模块接入则输出高电平，第i+1个比较器输出高电平，第i个非门输出低电平，表明接入的电池模块数量大于i，第i个与门输出低电平，第i个子开关断开；若第i+1个连接线束的第一传感器没有检测到电池模块接入则输出低电平，第i+1个比较器输出低电平，第i个非门输出高电平，第i个与门输出高电平，表明接入电池模块的数量为i，第i个子开关导通，其余子开关的控制端获得低电平，只有第i个子开关导通；对于第i个子开关，当第i个连接线束的第一传感器检测到没有电池模块接入输出低电平，第i个比较器输出低电平时，第i个与门输出低电平，第i个子开关断开，上述过程实现了电池模块的自动串联输出。

在本实施方式中，对于第N个电子开关，第N个连接线束的第一传感器检测到有电池模块接入则输出高电平，第N个比较器输出高电平，第N个电子开关导通，反之，第N个电子开关断开。

在一种优选实施方式中，如图5所示，第一传感器包括上拉电阻R1和分压电阻R2，上拉电阻R1的第一端与对应的连接线束正极线的近端连接，上拉电阻R1的第二端分别与分压电阻R2的第一端和控制模块的输入端连接，分压电阻R2的第二端与第一对连接线束的负极线的近端连接。

在本实施方式中，为了便于硬件电路实施，将第一对连接线束的负极线的近端作为公共地，因此，每个连接线束的上拉电阻R1或下拉电阻R2的阻值不同，具体数值需要根据比较器的输入电压范围以及每个连接线束正极线的近端的电压确定，具体确定方法为本领域常规技术，在此不再赘述。

在一种优选实施方式中，分别在每对连接线束的负极线和正极线中串接有第一二极管和第二二极管，第一二极管的阴极与负极线的远端连接，第一二极管的阳极与负极线的近端连接，第二二极管的阳极与负极线的远端连接，第二二极管的阴极与负极线的近端连接。

在本实施方式中，第一二极管和第二二极管优选但不限于为现有的肖特基二极管。

本实用新型还公开了一种分配器，在一种优选实施方式中，包括壳体以及上述分配器电路，N对连接线束的正极线远端和负极线远端位于壳体外，正输出端子和负输出端子位于壳体上。

在本实施方式中，优选的，正极线或负极线具有远离壳体的一段延长线。优选的，将每对连接线束的正极线和负极线束缚或缠绕在一起，以避免与其他连接线束的正极线或负极线混淆。

在一种优选实施方式中，子开关设于壳体上，每个子开关上或者每个子开关附近设有指示子开关对应连接线束的标识。

在本实施方式中，标识优选但不限于为印记有序号的粘性标签等。

本实用新型还公开了一种串联电池组，在一种优选实施方式中，如图1所示，包括上述分配器以及多个电池模块，多个电池模块从第一对连接线束开始依次与电池模块数量对应的连接线束连接。

在本实施方式中，连接电池模块的连接线束的数量与电池模块的数量相同。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种分配器电路，其特征在于，包括N对连接线束、控制开关、正输出端子和负输出端子；

第一对连接线束的负极线的近端与负输出端子连接，第i对连接线束的正极线近端与第i+1对连接线束的负极线近端相连，1≤i≤N-1，N≥2，所述N为正整数，所述i为正整数；

2.如权利要求1所述的分配器电路，其特征在于，所述控制开关包括N个子开关，所述子开关与连接线束一一对应；

所述正输出端子分别与N对连接线束的正极线的近端连接，在正输出端子和每个连接线束正极线近端的连接通路上串接有1个子开关。

3.如权利要求2所述的分配器电路，其特征在于，还包括分别检测N对连接线束正极线的远端是否连接有电池模块正极的N个第一传感器，以及控制任一子开关导通或断开的控制单元，所述第一传感器与连接线束一一对应，第一传感器的输出端与控制单元的输入端连接。

4.如权利要求3所述的分配器电路，其特征在于，所述控制单元包括N个比较器、N-1个与门和N-1个非门；比较器与第一传感器一一对应，每个传感器的输出端与对应比较器的正向输入端连接，对应比较器的负向输入端与第一对连接线束的负极线的近端连接；

第N个比较器的输出端与第N个子开关的控制端连接。

5.如权利要求3所述的分配器电路，其特征在于，所述第一传感器包括上拉电阻和分压电阻，所述上拉电阻的第一端与对应的连接线束正极线的近端连接，上拉电阻的第二端分别与分压电阻的第一端和控制模块的输入端连接，分压电阻的第二端与第一对连接线束的负极线的近端连接。

6.如权利要求1所述的分配器电路，其特征在于，分别在每对连接线束的负极线和正极线中串接有第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的阴极与负极线的远端连接，第一二极管的阳极与负极线的近端连接，所述第二二极管的阳极与负极线的远端连接，第二二极管的阴极与负极线的近端连接。

7.一种分配器，其特征在于，包括壳体以及权利要求1-6之一所述的分配器电路，所述N对连接线束的正极线远端和负极线远端位于所述壳体外，所述正输出端子和负输出端子位于所述壳体上。

8.如权利要求7所述的分配器，其特征在于，所述控制开关设于所述壳体上，每个子开关上或者每个子开关附近设有指示所述子开关对应连接线束的标识。

9.一种串联电池组，其特征在于，包括权利要求7或8所述的分配器以及多个电池模块，所述多个电池模块从第一对连接线束开始依次与电池模块数量对应的连接线束连接。